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嵌入式計算機系統的出現，是現代計算機發展史上的里程碑事件。嵌入式系統誕生于微型計算機時代，與通用計算機的發展道路完全不同，形成了獨立的單芯片的技術發展道路。由于嵌入式系統的誕生，現代計算機領域中出現了通用計算機與嵌入式計算機的兩大分支。不可兼顧的技術發展道路，形成了兩大分支的獨立發展道路：通用計算機按照高速、海量的技術發展；嵌入式計算機系統則為滿足對象系統嵌入式智能化控制要求發展。由于獨立的分工發展，20世紀末，現代計算機的兩大分支都得到了迅猛地發展。 經過幾十年的發展，嵌入式系統已經在很大程度改變了人們的生活、工作和娛樂方式，而且這些改變還在加速。嵌入式系統具有無數的種類，每類都具有自己獨特的個性。例如，MP3、數碼相機與打印機就有很大的不同。汽車中更是具有多個嵌入式系統，使汽車更輕快、更干凈、更容易駕駛。 即使不可見，嵌入式系統也無處不在。嵌入式系統在很多產業中得到了廣泛的應用并逐步改變著這些產業，包括工業自動化、國防、運輸和航天領域。例如神州飛船和長征火箭中肯定有很多嵌入式系統，導彈的制導系統也是嵌入式系統，高檔汽車中也有多達幾十個嵌入式系統。 在日常生活中，人們使用各種嵌入式系統，但未必知道它們。事實上，幾乎所有帶有一點“智能”的家電（全自動洗衣機、電腦電飯煲…）都是嵌入式系統。嵌入式系統廣泛的適應能力和多樣性，使得視聽、工作場所甚至健身設備中到處都有嵌入式系統。 嵌入式系統誕生于微型計算機，是嵌入到對象體系中，實現嵌入對象智能化的計算機。但是，微型計算機無法滿足絕大多數對象體系嵌入式要求的體積、價位與可靠性，因此，嵌入式系統迅速走上了獨立發展的單片機道路。首先是將計算機芯片化集成為單片微型計算機（SCMP），其后為滿足對象體系的控制要求，單片機不斷從單片微型計算機向微控制器（MCU）與片上系統（SoC）發展。但無論怎樣發展變化，都改變不了“內含計算機”、“嵌入到對象體系中”、“滿足對象智能化控制要求”的技術本質。 因此，我們可以將嵌入式系統定義成：“嵌入到對象體系中的專用計算機應用系統”。 隨著網絡、通信時代的到來，不少嵌入式系統形成了一些獨立的應用產品，如手機、PDA、MP3、數碼伴侶等，這些產品沒有像電視機、電冰箱、空調、洗衣機、汽車等那樣明顯的嵌入對象，這時嵌入式系統定義中的“嵌入到對象體系中”含義，可以廣義地理解成“內嵌有計算機”的含義。 (1) 嵌入式系統的特點 按照嵌入式系統的定義，嵌入式系統有3個基本特點，即“嵌入性”、“專用性”與“計算機”。 “嵌入性”由早期微型機時代的嵌入式計算機應用而來，專指計算機嵌入到對象體系中，實現對象體系的智能控制。當嵌入式系統變成一個獨立應用產品時，可將嵌入性理解為內部嵌有微處理器或計算機。 “計算機”是對象系統智能化控制的根本保證。隨著單片機向MCU、SoC發展，片內計算機外圍電路、接口電路、控制單元日益增多，“專用計算機系統 ”演變成為“內含微處理器”的現代電子系統。與傳統的電子系統相比較，現代電子系統由于內含微處理器，能實現對象系統的計算機智能化控制能力。 “專用性”是指在滿足對象控制要求及環境要求下的軟硬件裁剪性。嵌入式系統的軟、硬件配置必須依據嵌入對象的要求，設計成專用的嵌入式應用系統。 (2) 嵌入式系統的相關技術 嵌入式系統應是計算機的一個重要分支。但是作為一個重要的計算機工具，有不斷完善的基礎技術與在各個領域中的應用技術，并且依靠著多學科，如計算機學科、電子技術學科、微電子學科、集成電路設計等的交叉與綜合。 (3) 嵌入式系統的技術前沿 目前，無論是嵌入式系統基礎器件、開發手段，還是應用對象，都有了很大變化。無論是未來從事8位、16位、32位的嵌入式系統應用，都應該了解嵌入式系統的技術前沿。這些技術前沿體現了嵌入式系統應用的一些基本觀念，它們是：基于集成開發環境的應用開發、應用系統的用戶SoC設計、操作系統的普遍應用、普遍的網絡接入、先進的電源技術以及多處理器SoC技術。 嵌入式系統技術是電類專業技術的載體和核心基礎技術，即學習電類專業的大學生在走向工作崗位以后，無論你將來從事任何工作都離不開嵌入式系統應用技術。嵌入式系統應用技術的核心基礎課程主要有《C程序設計教程》、《嵌入式系統軟件設計中的數據結構》、《單片機初級教程》或《ARM嵌入式系統初級教程》、《電路分析基礎》、《模擬電子技術》、《數字電子技術(包括Verilog HDL)》、《嵌入式實時操作系統與程序設計基礎》、《嵌入式系統應用設計》與相應的專業課。 |
